- •Раздел 11
- •Раздел двенадцатый циклы паросиловых установок
- •Регенеративный цикл
- •Цикл с промежуточным перегревом пара
- •Цилиндрическая стенка
- •Тепловая изоляция
- •Часть вторая
- •Теплопередача
- •Раздел тринадцатый
- •Теплопроводность
- •Iiлоская стенка
- •Оребрение
- •Раздел четырнадцатый конвективный теплообмен
- •Вынужденный поток
- •Теплоотдача при кипении
- •Теплоотдача при конденсации
- •Раздел пятнадцатый тепловое излучение
- •Излучение газов
- •Раздел шестнадцатый теплообменные аппараты
Раздел шестнадцатый теплообменные аппараты
При тепловом расчете теплообменных аппаратов основными расчетными уравнениями являются:
уравнение теплоотдачи
![]()
и уравнение теплового баланса
![]()
Здесь: Qккал/час — количество переданного тепла;
kккал/м2час град коэффициент теплопередачи;
Fм2— поверхность нагрева теплообменного аппарата;
∆t0С -среднелогарифмическая разность температур;
Gкг/час — весовой расход рабочей жидкости (теплоносителя);
cpккал/кг град — весовая изобарная теплоемкость рабочей жидкости;
t/0С — температура рабочей жидкости на входе в теплообменный аппарат;
t/°С— температура рабочей жидкости на выходе из теплообменного аппарата.
Индекс «1» означает, что величины относятся к греющей жидкости, а индекс «2» — к нагреваемой.
Среднелогарифмическая разность температур греющей и нагреваемой жидкости или, иначе, среднелогарифмический температурный напор определяется во формуле

где
— разности температур жидкостей на
входе и на выходе из теплообменного
аппарата. В случае включения теплообменника
по схеме прямотока
![]()
При включении теплообменника по схеме
противотока
определяют
как (t/1-t//2)
и (t//1-t/2),
причем большую из этих двух разностей
принимают в качестве
, а меньшую — в качестве
.
Если теплообменник работает по схеме
перекрестного или смешанного тока,
среднелогарифмический температурный
напор определяется как для противотока
и умножается на поправочный коэффициент
<1.
Этот коэффициент зависит от схемы
включения теплообменного аппарата и
от параметров Р иR:

В приложении приведены графики
=f(Р;R) для
наиболее
распространенных схем включения теплообменных аппаратов.
В случае, если
,
среднелогарифмический температурный
напор может быть подсчитан как
среднеарифметический
![]()
Целью теплового расчета теплообменного аппарата обычно является определение его поверхности нагрева, обеспечивающей передачу заданного количества тепла. Рекомендуется выполнять тепловой расчет теплообменного аппарата в следующей последовательности:
1. Определить количество передаваемого тепла по уравнению теплового баланса. В случае, если теплоносителем является водяной пар, количество отданного (или полученного) тепла следует определять по формуле
![]()
Здесь iвхиiвых— энтальпия пара соответственно на входе и на выходе из теплообменного аппарата, ккал/кг.
2. Выбрать схему включения теплообменного аппарата и диаметр труб, составляющих его поверхность нагрева, и, задавшись скоростью течения теплоносителя, протекающего внутри труб, определить число труб одного хода
![]()
где Gкг/час — часовой расход жидкости, протекающей внутри труб;
м/сек -скорость ее течения;
кг/м3- ее удельный вес;
dм- внутренний диаметр труб.
Скорости течения различных жидкостей могут быть выбраны в следующих пределах (в м/сек):
Скорость перегретого пара ....... 40—80
·насыщенного пара …………. 20—60
·охлаждающей воды в трубках конденсаторов… 1,8—2,4
·охлаждающей воды в трубках масло- и водоохладителей 0,4—1 ,0·дымовых газов в трубках воздухоподогревателя . . . . 5—10
·воды в трубках водяного экономайзера ….0,2—0,8
3. Выбрать число ходов жидкостей и
расположение труб (шахматное или
коридорное). Определить общее количество
труб n=n1z,
гдеn1- число труб
одного хода,z— число
ходов. Произвести разбивку
труб по поперечному сечению теплообменного
аппарата. При этом относительные шаги
труб при их коридорном расположении
рекомендуется выбирать в пределах
(s1— расстояние
между осями труб в одном ряду;s2— расстояние между рядами;dн— наружный диаметр труб).
П
ри
шахматном расположении труб
можно выбирать в пределах от 1,5 до 3,0, а
—
в пределах от 1,0 до 2,2. В случае выбора
теплообменного аппарата круглого
сечения трубы рекомендуется разбивать
по треугольнику (рис. 90). В этом случае
относительные расстояния между осями
труб можно выбирать в пределах от 1,3 до
2,5.
4. Определить скорости течения теплоносителей и коэффициенты теплоотдачи для внутренней и наружной поверхности труб, после чего определить коэффициенты теплопередачи k. Если внешняя поверхность труб омывается теплоносителем в продольном направлении, длина труб определяется дальнейшим расчетом; если же трубы омываются теплоносителем в поперечном направлении, то для определения скорости теплоносителя необходимо предварительно задаться длиной труб. Если полученная в дальнейших расчетах длина труб будет отличаться от предварительно принятого значения более чем на 5%, необходимо принять новое значение длины труб и повторить расчет.
5. Определить среднелогарифмический температурный напор.
б. Из уравнения теплопередачи определить необходимую поверхность нагрева теплообменного аппарата

7. Определить длину труб теплообменного аппарата
![]()
При определении значения диаметра, подставляемого в формулу, необходимо исходить из следующего. Если коэффициент теплоотдачи внутри труб значительно меньше, чем снаружи, то в качестве dподставляют внутренний диаметр трубdв. Если, наоборот, коэффициент теплоотдачи снаружи труб значительно меньше, чем внутри труб, то в качествеdподставляют наружный диаметр трубdн. Если же порядок величин коэффициентов теплоотдачи внутри и снаружи труб одинаков, то в качествеdподставляют средний диаметр трубdср= 0,5 (dв+dн).
Определением длины труб 1 заканчивается определение основных размеров теплообменного аппарата. После этого может быть вычерчена конструктивная схема теплообменного аппарата.
В некоторых случаях приходится выполнять проверочный расчет теплообменного аппарата. Обычно при этом заданными являются следующие величины:
а) размеры теплообменного аппарата (число, диаметр и расположение труб и т. д.) и схема его включения (прямоток, противоток, перекрестный ток и т. д.);
б) род греющей и нагреваемой жидкостей и их расход;
в) температура греющей и нагреваемой жидкостей на входе в теплообменный аппарат.
Определению подлежат: количество переданного тепла и температуры греющей и нагреваемой жидкостей на выходе из теплообменного аппарата.
Выполнение поверочного теплового расчета теплообменного аппарата показано на конкретном примере (см. стр. 244).
Рекомендуемые трубы для некоторых теплообменных аппаратов указаны в табл. 13.
Гидромеханический расчет теплообменных аппаратов, а также расчет деталей теплообменных аппаратов на прочность здесь не рассматриваются.
Пример. Определить среднелогарифмический температурный напор для теплообменника, включенного по схеме противотока,
если известно, что t/1= 3000С,t//1= 1800С;t/2= 300иt//2= 1200С.
Р е ш е н и е. Определяем:


Пример. Определить среднелогарифмический температурный напор для теплообменника, работающего по схеме, показанной на
рис. 91, если t/1= 290°;t//1= 200°;t/2= 300;t//2= 120° С.
Решение. По условию задачи,
.
Равенство
имеет место в том случае, когда водяные
эквиваленты греющей и нагреваемой
жидкостей одинаковы:G1сp1=G2cp1.
В этом случае для противотока ∆t=
.
Таким образом, для противотока получаем
∆t= 170° С.
Определим параметры Р и R:

По графику для данной схемы включения
теплообменного аппарата находим (см.
приложение):
=
0,95. Следовательно
![]()
Пример. В водоподогревателе в качестве греющей жидкости используется 180 кг/час водяного пара, отработавшего во вспомогательных механизмах. Параметры пара на входе в водоподогреватель: р = 1,4 ата, х = 0,75; в водоподогревателе пар полностью конденсируется без переохлаждения конденсата. Определить, какое количество воды и до какой температуры можно нагреть в водоподогревателе, если вода поступает с температурой 400С, поверхность нагрева водоподогревателя равна 0,8 м2, а коэффициент теплопередачи составляетk= 2200 ккал/м2час град.
Р
е ш е н и е. В условиях задачи не задана
схема включения теплообменника. Но так
как температура одного из теплоносителей
(конденсирующегося пара) не изменяется,
то схема включения теплообменника
безразлична: в этом слу-
чае при любом включении теплообмен
ника среднелогарифмический темпера-
турный напор имеет одно и то же зна-
чение

где ts
109° С— температура насыщения при р = 1,4
ата. Количество тепла, отдаваемое паром
при конденсации
![]()
где г = 533,4 ккал/кг — теплота парообразования при р= 1,4 ата.
Из уравнения теплопередачи находим среднелогарифмический
температурный напор
![]()
Подставляя в первое уравнение известные величины, получаем

Задаемся различными значениями t/2и находим соответствующие им значенияt(при данных значенияхt/2= 40° С иts=109° С), после чего строим график (рис. 92)t=f(t//2). Отмечая на этом графике точкуt= 41° С, находим искомое значение
t//2= 87° С).
Затем из уравнения теплового баланса определяем количество подогреваемой воды
![]()
При наличии номограммы для определения
t(см. приложение) можно
обойтись без приведенного построения,
так как номограмма позволяет определить
одну из трех величин:t,
или
,
если
известны значения двух остальных. При
=
109 —40 = 69°
и
t=41°С по номограмме
получаем:
=21°,
откуда находим
t/2=ts-
=109-21=880C.
Пример. Выбрать схему и
выполнить тепловой расчет котельного воздухоподогревателя.
Часовой расход воздуха 2300
нм3/час, его температура на
входе 30°, на выходе 130° С.
Часовой расход дымовых газов 2800 нм3/час, их температура
на входе 320° С. Поперечное сечение воздухоподогревателя в
направлении движения дымовых газов должно составлять 2350x800 мм.
Р е ш е н и е. Выбираем схему вертикального одноходового воздухоподогревателя с шахматным расположением труб (см. рис. 93; по условиям задачи 1 = 2350 мм, b= 800 мм). По табл. 13 принимаем: трубы стальные диаметром 38/32 мм ГОСТ 301-50. Внутри труб движутся дымовые газы, снаружи трубы омываются нагреваемым воздухом.
Количество переданного тепла определяем по формуле
![]()
Весовой расход воздуха
![]()
Средняя температура воздуха
![]()
При этой температуре сp2= 0,241 ккал/кг град (по приложению 12).
![]()
Весовой расход дымовых газов
![]()
Определяем температуру дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя, задаваясь теплоемкостью дымовых газов
Cp1 =0,268 ккал/кг град

Средняя температура потока дымовых газов
![]()
При этой температуре Cp1= 0,267 ккал/кг град (по приложению 13), что незначительно отличается от принятого значения. В случае большого расхождения между принятым и полученным значениямиCp1следует принять новое значениеCp1, и повторить вычисление
t//1.
Задаемся скоростью движения дымовых газов в 5 м/сек и определяем необходимое количество труб воздухоподогревателя
![]()
где
= 0,639 кг/м3— удельный вес дымовых
газов приt1= 283° С
(по приложению 13).
Производим разбивку труб по поперечному сечению воздухоподогревателя. Принимаем поперечный шаг труб s1= 73 мм
1,92).
Тогда число труб в одном ряду определится
как
![]()
где а — расстояние от кромки трубной решетки до оси крайней трубы; из условия а = 0,5 dн+ (15+ 25) мм принято равным 35 мм.
При шахматном расположении труб число труб в ряду неодинаково: в «длинном» ряду расположено 11 труб, а в «коротком» на одну трубу меньше, т. е. 10 труб. Итого в двух смежных рядах расположена 21 труба. Количество рядов труб
![]()
Принимаем 37 рядов труб, из них 19 «длинных» и 18 «коротких». Тогда общее количество труб воздухоподогревателя равно
19·11 + 18•10 = 389.
Определим продольный шаг труб, приняв в продольном направлении а =41 мм.
![]()
Относительный продольный шаг
находится в рекомендуемых пределах.
Зная значения величин
,b,s1,s2и а, можно вычертить
поперечное сечение воздухоподогревателя
(рис. 94).
Определяем скорость движения дымовых газов
![]()
Затем определяем значение коэффициента теплоотдачи α1от дымовых газов к стенке трубы. Критерий Рейнольдса
![]()
где
приt1= 283t°
С взято из таблицы (приложение 13).
При Re= 3700 имеет место переходный режим движения газов. По данным раздела 14 находим

откуда
![]()
Для дымовых газов при t1= 283° С Ргпот= 0,65 и
.
Таким образом

Искомый коэффициент теплоотдачи от газов к стенке трубы
![]()
Принимая длину труб равной h= 0,7 м, определяем скорость движения воздуха
![]()
где Υ2= 1,0 кг/м3— удельный вес воздуха приt2= 80° С.
Определяем коэффициент теплоотдачи α2от стенки трубы к воздуху. Так как число рядов труб велико, можно считать, что для всех рядов коэффициент теплоотдачи имеет одинаковое значение (т. е. не учитывать меньшую интенсивность теплообмена в первых двух рядах труб).

По таблице для воздуха при t2= 800С находим:λ2=
2,62• 10-2ккал/м час град;
= 21 ,09·10-6м2/сек.
Критерий Рейнольдса для потока воздуха
![]()
Так как поток воздуха омывает трубы под
углом атаки
= 90° то
=
1.
Таким образом
![]()
и, следовательно
![]()
Коэффициент теплопередачи

В данном случае термическое сопротивление
- стальной стенки
очень мало по сравнению с другими термическими сопротивлениями, и им можно пренебречь. Тогда
![]()
Среднелогарифмическая разность температур

где
=
0,975 — поправочный коэффициент, определяемый
по вспомогательному графику для выбранной
схемы включения теплообменного аппарата
при

и

Необходимая поверхность нагрева воздухоподогревателя
![]()
Длина труб (т. е. высота воздухоподогревателя)
![]()
где d= 0,5 (dв +dн) = 0,5·(0,032+ 0,038)= 0,035 м.
Полученное значение h= 0,934 м значительно отличается от ранее принятогоh= 0,7 м. Как указано выше, в этом случае необходимо задаться новым значениемhи повторить расчет, пока полученное расчетом значениеhне будет достаточно близким к принятому.
Выполняем расчет во втором приближении, приняв h= 0,95 м. Скорость течения воздуха
![]()
Определяем новое значение коэффициента теплоотдачи α2. Учитывая, что температурные условия не изменились, а изменилась только скорость, можно найтиα2путем указанного ниже пересчета
![]()
где α/2= 44,4 ккал/м2час град и
= 3,01 м/сек — значения коэффициента
теплоотдачи и скорости воздуха, полученные
при расчете в первом приближении;
= 2,28 м/сек — значение скорости воздуха,
полученное при расчете во втором
приближении.
Так как общее количество труб не изменилось, значение коэффициента теплоотдачи остается прежним.
Коэффициент теплопередачи
![]()
Поверхность нагрева воздухоподогревателя
![]()
Длина труб
![]()
что мало отличается от принятого значения h=0,95 м. Следовательно, можно окончательно принятьh=0,95 м.
Действительная поверхность нагрева воздухоподогревателя
![]()
Количество передаваемого тепла
![]()
что отличается от заданного на
![]()
Пример. Выполнить поверочный тепловой расчет котельного воздухоподогревателя, конструктивная схема которого показана

на рис. 95. Поперечное сечение
воздухоподогревателя bх
= 600x1700 мм; высотаh= 1,18 м. Трубы стальные, диаметром
38/32 мм. Число труб в одном ряду n1= 9 (
);
число рядов труб n2= 18 (
);
общее количество
труб n=n1n2=162. Часовой расход дымовых газов 4600 нм3/ час, их температура на входе 340° С; количество нагреваемого воздуха 3800 нм3/ час, его начальная температура 30° С.
Р е ш е н и е. Конечные температуры теплоносителей и количество передаваемого тепла могут быть определены графическим путем следующим образом. Задаемся рядом значений температуры дымовых газов на выходе из воздухоподогревателя t//1и из уравнения теплового баланса определяем соответствующие им значения количества передаваемого теплаQ//и температуры нагретого воздухаt//2. В результате этих расчетов строим графикQ//=f(t//1) и проводим на нем вспомогательную кривуюt//2=f(t//1). Затем для тех же значенийt//1определяем количество передаваемого теплаQ/.



по уравнению теплопередачи и строим кривую Q/=f(t/1). Все три кривые удобно построить на одном графике. Точка пересечения

кривых Q/=f(t//1) иQ//=f(t//1) определяет искомое значение температурыt//1и количества передаваемого теплаQ. По вспомогательной кривойt//2=f(t//1) определяется искомое значение температурыt//2.
Указанные расчеты сводим в табл. 14
Графическое построение по результатам выполненных расчетов приведено на рис. 96. С графика получаем: Q=1З0 000 ккал/час;
t//1
259° С;t//2= 1400С.
Задачи
473. Определить среднелогарифмический температурный напор для теплообменника, включенного по схеме прямотока, если температуры горячей и холодной жидкостей на входе и на выходе из теплообменника равны t/1= 250°;t//1= 160°;t/2= 20°;t//2= 80° С.
Ответ: t= 142° С.
474. Решить предыдущую задачу для случая включения теплообменника: а) по схеме противотока; б) по схеме, показанной на рис. 91.
Ответ: а) t= 153° С; б)t= 147° С.
4
75.
Определить среднелогарифмический
температурный напор приt/1= 340°;t//1= 220°;t/2= 10° иt//2= 190° С для теплообменника, включенного
по схеме: а) прямотока, б) противотока.
Определить погрешность в случае расчета
среднего температурного напора как
среднеарифметического.
Ответ: а) t= 125° С;
![]()
б) t= 178,5°С;
![]()
476. Определить среднелогарифмический температурный напор для теплообменника, включенного по схеме, показанной на рис. 97.
Если t/1= 240°;t//1= 160°;t/2= 40° иt//2= 120° С.
Ответ: t= 111,5° С.
477. Сравнить среднелогарифмические температурные напоры для воздухоподогревателей, работающих по схемам, показанным на рис. 98, 99 и 100, при t/1= 340° С;t//1= 260° С;t/2= 30° С,
t//2=140° С.
Ответ: t= 208,5° С; 214° С и 203° С.
478. Показать, что в случае, если температура одного из теплоносителей не изменяется, среднелога рифмический температурный напор имеет одно и то же значение для любой схемы включения теплообменного аппарата.
479. В воздухоподогревателе происходит нагревание воздух за счет тепла дымовых газов. Весовой расход дымовых газов составляет 3000 кг/час, их температура на входе в воздухоподогреватель равна 360° С, на выходе из воздухоподогревателя 2500С. Весовой расход воздуха равен 2500 кг/час, его температура на входе в воздухоподогреватель равна 20° С. Определить температуру воздуха на выходе из воздухоподогревателя. Определить также, какую поверхность нагрева должен иметь воздухоподогреватель,

если он включен по схеме, показанной на рис. 100, а коэффициент теплопередачи равен 30 ккал/м2час град.
О
твет:t//2=166,50С;F=15,65 м2.
480. В водоохладителе,
включенном по схеме
смешанного тока (рис. 91),
происходит охлаждение
воды, поступающей из
системы охлаждения
двигателя внутреннего
сгорания, забортной водой.
Часовой расход охлаждаемой
воды составляет 2800 кг/час,
ее температура на входе в
охладитель 85° С, на выходе
из охладителя 40° С. Температура забортной воды на входе в водоохладитель 100С, на выходе из водоохладителя 25° С. Какое количество забортной воды необходимо прокачивать через водоохладитель? Какова должна быть длина труб водоохладителя, если общее количество труб равно 40, трубы латунные диаметром 16/14 мм., а коэффициент теплопередачи 2600 ккал/м2час град?
Ответ: G2= 8400 кг/час;
0,645 м.
481. В водоподогревателе происходит нагревание 4 т/час воды, поступающей в паровой котел, за счет тепла пара, отработавшего во вспомогательных механизмах. Часовой расход пара 430 кг/час, его параметры на входе в водоподогреватель р = 1,2 ата, х = 0,95. В водоподогревателе пар полностью конденсируется. Чему равна температура воды, выходящей из водоподогревателя, если ее температура на входе в водоподогреватель равна 35° С, а температура конденсата на выходе из водоподогревателя равна 1000С?
Ответ: t//2
900С.
482. В промежуточном пароперегревателе паровой машины происходит подогрев влажного пара за счет охлаждения свежего пара, подаваемого в паровую машину из котла. Весовой расход свежего и влажного пара одинаков и равен 2 т/час. Свежий пар имеет давление 40 ата и температуру 420° С, в пароперегревателе он охлаждается до 340° С. Влажный пар на входе в пароперегреватель имеет температуру 170° Си степень сухости 0,95. Определить температуру перегреваемого пара на выходе из пароперегревателя. Определить также, какую поверхность нагрева должен иметь промежуточный пароперегреватель, если коэффициент теплопередачи равен k= 350 ккал/м2час град. Пароперегреватель выполнен по схеме, изображенной на рис. 91.
Ответ: t//2= 2100С;F= 1,435 м2.
483. Через трубки конденсатора, в котором
происходит конденсация отработавшего
пара, поступающего из паровой машины с
параметрами р = 0,2 ата, х = 08, прокачивается
забортная вода. Температура воды на
входе в трубки конденсатора равна 10°
С. Количество отработавшего пара 3 т/час.
в конденсаторе происходит его полная
конденсация без переохлаждения
конденсата. Какое количество воды
необходимо прокачать через конденсатор
в течение часа в чему равна температура
охлаждающей воды на выходе из конденсатора,
если поверхность нагрева конденсатора
равна 13,5 м2, а коэффициент
теплопередачи составляетk=
2500 ккал/м2час град? Ответ:G2
73 т/час;t//2=
28,50С.
484. В воздухоохладителе, установленном между 1-й и 2-й ступенями компрессора и работающем по схеме противотока, происходит охлаждение 100 кг/час воздуха от 120° до 40° С забортной водой. Температура поступающей воды 10° С. Определить часовой расход охлаждающей воды. Известно, что поверхность нагрева воздухоохладителя равна 0,92 м2, а коэффициент теплопередачиk= 35 ккал/м2час град. Ответ:Gв= 482,5 кг/час.
485. Выбрать схему и выполнить тепловой расчет промежуточного пароперегревателя, предназначенного для нагревания 2,5 т/час водяного пара при давлении p2= 6 ата и х = 0,85 до температуры 200° С за счет охлаждения 2,5 т/час водяного пара с параметрами р1= 35 ата иt/1= 420° С.
486. Выбрать схему и выполнить тепловой расчет водоподогревателя, предназначенного для нагревания Gвт/час воды за счет охлажденияGвкг/час водяного пара с давлением р и степенью сухости х до его полной конденсации (без переохлаждения конденсата). Температура воды на входе в подогреватель равна 35° С. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам труб принять равнымα1= 8000 ккал/м2час град. Задачу решить в следующих вариантах:

487. Выбрать схему и выполнить тепловой расчет конденсатора
для конденсации Gт/час отработавшего пара, имеющего давление
р ата и степень сухости х. Температура конденсата на выходе из
конденсатора tк° С. Температура охлаждающей воды: на входе
в конденсатор 10°, на выходе 25° С. Коэффициент теплоотдачи
от конденсирующегося пара к стенке трубы считать равным
α1= 9500 ккал/м2час град. Задачу решить в следующих вариантах:

488. Выбрать схему и выполнить тепловой расчет водяного экономайзера, устанавливаемого в газоходе судового парового котла. Вода подается под давлением 16 ата, температура воды на входе 35°, на выходе 150° С. Часовой расход воды Qвт/час. Часовой расход дымовых газовGгкг/час, температура газов на входе в экономайзер 325° С. Поперечное сечение экономайзера в направлении движения газов должно составлять аxbмм. Задачу решить в следующих вариантах:

489. Выбрать схему и выполнить тепловой расчет котельного воздухоподогревателя. Весовой расход воздуха 1750 кг/час, его температура на входе 30°, на выходе 125° С. Весовой расход дымовых газов 2100 кг/час, их температура на входе в воздухоподогреватель 340° С. Поперечное сечение воздухоподогревателя (по отношению к направлению движения газов) должно быть 1780 x680 мм.
490. Выбрать схему и выполнить тепловой
расчет водоохладителя, предназначенного
для охлаждения G1т/час воды отt/ 10С доt//10С. В качестве охлаждающей среды
используется забортная вода, температура
которой равна 15° С. Расходом забортной
воды задаться. Длина водоохладителя не
должна превышать
м.

491. Выбрать схему и выполнить тепловой
расчет маслоохладителя для охлаждения
Vмл/мин дизельного
масла отt/10С доt//1° С.
Тепловоспринимающей средой является
забортная вода; ее температура на входе
в маслоохладитель равна 15° С. Часовым
расходом воды задаться. Длина
маслоохладителя не должна превышать
м. Задачу решить в следующих вариантах:

492. Выбрать схему и выполнить тепловой расчет воздухоохладителя, устанавливаемого между цилиндрами 1-й и 2-й ступеней компрессора. Производительность компрессора 200 нм3/час. Воздух, выходящий из цилиндра 1-й ступени, имеет температуру 140°С. При входе в цилиндр 2-й ступени температура воздуха не должна превышать 40° С. В качестве тепловоспринимающей среды используется забортная вода с температурой 10° С. Расходом забортной воды задаться.
493. Произвести поверочный тепловой
расчет котельного воздухоподогревателя,
выполненного по схеме рис. 95. Внутри
труб движется воздух в количестве 2360
нм3/час, температура воздуха на
входе 30° С; снаружи трубы омываются
дымовыми газами, часовой расход которых
равен 2830 нм3/час, а температура на
входе 340° С. Трубы стальные. Длина труб
= 2,4 м, ширина воздухоподогревателяb= 0,8 м. Количество рядов трубn1,
количество труб в одном рядуn2и другие конструктивные характеристики
приведёны в таблице:

Ответ: а) Q=78500 ккал/час;t//2= 1370С;
б) Q=68500 ккал/час;t//1= 2750С;t//2= 1180С.

494. Произвести поверочный тепловой расчет котельного воздухоподогревателя, схема которого показана на рис. 101.
Внутри труб движется воздух в количестве
2800 нм3/час, температура воздуха
на входе 30° С. Снаружи трубы омываются
дымовыми газами, часовой расход которых
3350 нм3/час, а температура на входе
в воздухоподогреватель 325° С. Трубы
стальные. Длина труб
=2,2
м, ширина воздухоподогревателяb=
0,8 м. Общее количество трубn,
количество рядов трубn1,
количество труб в одном рядуn2,
и другие конструктивные характеристики
приведены в таблице:

Ответ: а) Q= 87 500 ккал/час;t//1= 250° С;t//2=1300С;
б) Q= 68500 ккал/час;t//1= 266° С;t//2= 108,50С.
495. Какое количество пара может быть сконденсировано в конденсаторе, схема которого показана на рис. 102, а основные раз-

меры указаны в приведенной таблице? Пар на входе в конденсатор имеет давление р ата и степень сухости х. Количество охлаждающей воды Gвт/час указано в таблице; температура воды на входе в конденсатор равна 15° С. Поверхность нагрева конденсатора состоит из мельхиоровых труб диаметром 16/14 мм. Общее количество трубnуказано в таблице. Распределение труб по ходам воды равномерное. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенке трубы принять равнымα=12000 ккал/м2час град.

Ответ: а) Gп= 20,4 т/час; б)Gп= 61 т/час;
в) Gп=14,5 т/час; г)Gп=33,2 т/час.
496. Решить предыдущую задачу для случая, если бы конденсатор имел два хода охлаждающей воды в трубках (вместо четырех в предыдущей задаче). Все остальные данные остаются прежними.
Ответ: а) Gп=15,5 т/час; б)Gп= 51,5 т/час;
в) Gп =11,6 т/час; г)Gп= 29,0 т/час.
497. Водоподогреватель, конструктивная схема которого показана на рис. 102, а основные размеры приведены в нижеследующей таблице, предназначен для нагрева Gвт/час воды, имеющей температуру 40° С. Греющей средой является влажный водяной пар, давление которогоpата, а степень сухости х. В водоподогревателе пар полностью конденсируется без переохлаждения конденсата. Определить, до какой температуры может быть нагрета вода и какое количество пара необходимо для этого подавать в водоподогреватель. Поверхность нагрева водоподогревателя состоит из латунных труб диаметром 16/13 мм, общее количество трубnуказано в таблице. Коэффициент теплоотдачи от конденсирующегося пара к стенкам трубα1= 13500 ккал/м2час град.

Ответ: а) t//2=1150С;Gп= 2670 кг/час;
б) t//2= 1260С;Gп= 7750 кг/час;
в) t//2= 1090С;Gп= 8650 кг/час;
г) t//2= 990С;Gп= 14 650 кг/час.
498. Решить предыдущую задачу для случая, если бы водоподогреватель имел два хода нагреваемой воды (вместо четырех в предыдущей задаче). Все остальные данные остаются прежними.
Ответ: а) t//2= 107° С;Gп= 2380 кг/час;
б) t//2= 120° С;Gп= 7230 кг/час;
в) t//2= 1030С;Gп= 7890 кг/час;
г) t//2= 90° С;Gп= 12400 кг/час.
499. Выполнить поверочный тепловой расчет котельного воздухоподогревателя, конструктивная схема которого показана на
рис. 93. Поперечное сечение воздухоподогревателя
bх
= 800x1500 мм, высотаh= 0,7 м. Внутри труб проходит 1800 нм3/час
дымовых газов, снаружи трубы омываются
подогреваемым воздухом в количестве
1500 нм3/час. Температура на входе
в воздухоподогреватель дымовых газов
320°, воздуха 25° С. Трубы стальные.
Количество рядов трубn1,
число труб в одном рядуn2и общее количество трубnприведено в таблице:

Ответ: а) Q= 47000 ккал/час;t//r= 246°С;t//в= 1260С.
б) Q=37500 ккал/час;t//r= 260° С;t//в= 1050С.
500. Воздухоохладитель, предназначенный для охлаждения
100 нм3/час воздуха от 120° до 60° С, работает по схеме противотока. Определить, какое количество воды необходимо прокачивать через трубки охладителя, если внутренний диаметр корпуса охладителя равен 110 мм, а его поверхность нагрева состоит из 50 мельхиоровых трубок диаметром 10/8 мм. Длина трубок 1.0 м. Температура охлаждающей воды на входе равна 15° С. Ответ:Gв= 313 кг/час.
501. Водяной экономайзер парового котла включен по схеме перекрестного тока. Сечение экономайзера составляет
bx
= 750x2000 мм. Через зкономайзер
проходит 2800 нм3/час дымовых газов
с начальной температурой 350° С. Поверхность
нагрева состоит из гладких стальных
труб диаметром 38/32 мм. Сколько рядов
труб должен иметь водяной экономайзер,
предназначенный для нагрева 1,8 т/час
воды от 40 до 120° С (давление воды равно
16 ата), если в одном ряду находится 10/9
труб (s1= 75 мм)? Какова
будет высота экономайзера, если принять
продольный шаг трубs2равным 45 мм?
Ответ: n1=10;h=(n1— 1)·45 + 2·37,5 = 480 мм.
П Р И Л О Ж Е Н И Я































1Под системой здесь понимается совокупность рабочего тела, совершающего цикл, и теплоотдатчиков и теплоприемников, обеспечивающих осуществление цикла.
2
,
так как и сжатие и расширение являются
адиабатными процессами, а р4-р1и р3-р2.
3Предельное значение температуры газа должно быть таким, чтобы отсутствовала опасность вспышки или разложения смазочного масла.
4В теории паров условно принято, что в фундамеитальной точке, т. е при р = 0,00622 ата иt= 0°С величины энтальпии и энтропии равны нулю.
5Внутренняя энергия в фундаментальной точке практически равна нулю. Кроме того, в большинстве случаев принимают, что жидкость несжимаема, а следовательно внутренняя энергия жидкости не зависит от давления.
